Osuszacz powietrza - Dehumidifier

Typowy „przenośny” osuszacz można przesuwać na wbudowanych kółkach

Osuszacz jest urządzeniem elektrycznym , co zmniejsza i utrzymuje poziom wilgotności w powietrzu, zwykle ze względu na zdrowie i wygodę lub w celu wyeliminowania stęchlizny zapachu oraz zapobiega rozwojowi pleśni na drodze ekstrakcji wody z powietrzem. Może być używany do zastosowań domowych, komercyjnych lub przemysłowych. Duże osuszacze znajdują zastosowanie w obiektach komercyjnych takich jak kryte lodowiska i baseny , a także w zakładach produkcyjnych czy magazynach magazynowych.

Przegląd

Osuszacze pobierają wodę z powietrza przechodzącego przez urządzenie. Istnieją dwa rodzaje osuszaczy: osuszacze kondensatu i osuszacze adsorpcyjne.

Osuszacze kondensatu wykorzystują lodówkę do zbierania wody zwanej kondensatem , która zwykle jest szarą wodą , ale czasami może być ponownie wykorzystana do celów przemysłowych. Niektórzy producenci oferują filtry odwróconej osmozy, które zamieniają kondensat w wodę pitną. Niektóre konstrukcje, takie jak osuszacz z membraną jonową, usuwają wodę w postaci pary, a nie cieczy.

Osuszacze adsorpcyjne (znane również jako osuszacze absorpcyjne) wiążą wilgoć z materiałami hydrofilowymi, takimi jak żel krzemionkowy . Tanie jednostki domowe zawierają jednorazowe wkłady z substancją hydrofilową, żel i proszek. Większe jednostki komercyjne zawierają systemy odzysku gorącego powietrza w celu usunięcia wilgotnego powietrza z zewnątrz pomieszczenia.

Wydajność energetyczna osuszaczy może się znacznie różnić.

Historia

Pierwszy osuszacz został stworzony przez amerykańskiego wynalazcę Willisa Carriera w 1902 roku w celu osuszenia drukarni na Brooklynie . Carrier powołał się na to odkrycie jako motywujące późniejsze odkrycia w dziedzinie klimatyzacji.

Osuszanie termiczne kondensacyjne

Metody te polegają na przeciąganiu powietrza po zimnej powierzchni. Ponieważ ciśnienie pary nasyconej wody spada wraz ze spadkiem temperatury, woda zawarta w powietrzu skrapla się na powierzchni, oddzielając wodę od powietrza.

Chłodnictwo (elektryczne)

Elektryczne osuszacze chłodnicze są najczęstszym rodzajem osuszaczy. Działają na zasadzie wciągania wilgotnego powietrza nad parownik z chłodzeniem z wentylatorem. Istnieją 3 główne typy parowników. Są to zwinięte rury, płetwy i rury oraz technologia mikrokanałowa .

Wężownica zimnego parownika urządzenia chłodniczego kondensuje wodę, która jest usuwana, a następnie powietrze jest ponownie podgrzewane przez wężownicę skraplacza . Teraz osuszone, ponownie ogrzane powietrze jest uwalniane do pomieszczenia. Proces ten działa najskuteczniej w wyższych temperaturach otoczenia z wysoką temperaturą punktu rosy . W zimnym klimacie proces jest mniej skuteczny. Najwyższą wydajność osiąga się powyżej 20°C (68°F) i 45% wilgotności względnej. Ta wartość wilgotności względnej jest wyższa, im temperatura powietrza jest niższa.

Ten typ osuszacza różni się od standardowego klimatyzatora tym, że zarówno parownik, jak i skraplacz są umieszczone na tej samej ścieżce powietrza. Standardowy klimatyzator przenosi energię cieplną z pomieszczenia, ponieważ jego wężownica skraplacza oddaje ciepło na zewnątrz. Ponieważ jednak wszystkie elementy osuszacza znajdują się w tym samym pomieszczeniu, energia cieplna nie jest odprowadzana. Zamiast tego energia elektryczna zużywana przez osuszacz pozostaje w pomieszczeniu jako ciepło, więc pomieszczenie jest faktycznie ogrzewane , podobnie jak grzejnik elektryczny, który pobiera taką samą ilość energii.

Ponadto, jeśli w pomieszczeniu skrapla się woda, ilość ciepła potrzebna wcześniej do odparowania tej wody również jest ponownie uwalniana do pomieszczenia ( utajone ciepło parowania ). Proces osuszania jest odwrotnością dodawania wody do pomieszczenia za pomocą chłodnicy wyparnej , a zamiast tego uwalnia ciepło. Dlatego osuszacz pokojowy zawsze ogrzewa pomieszczenie i pośrednio zmniejsza wilgotność względną, a także bardziej bezpośrednio, poprzez kondensację i usuwanie wody.

Schemat przedstawiający przepływ powietrza przez osuszacz z odzyskiem ciepła

Ciepłe, wilgotne powietrze jest zasysane do urządzenia w punkcie A na powyższym schemacie. Powietrze to przechodzi do płytowego wymiennika ciepła o przepływie krzyżowym (B), gdzie znaczna część ciepła jawnego jest przekazywana do strumienia chłodnego powietrza nawiewanego. Proces ten zbliża wywiewane powietrze do stanu nasycenia. Powietrze przechodzi następnie do komory wyrównawczej wentylatora wyciągowego (C), gdzie jego część może zostać wyrzucona na zewnątrz. Odrzucana ilość może być różna i zależy od przepisów dotyczących świeżego powietrza lub przez wymóg utrzymania świeżego, wolnego od zapachów środowiska. Pozostała część powietrza przechodzi następnie do wężownicy parownika pompy ciepła, gdzie jest schładzane, a wilgoć jest kondensowana. Proces ten dostarcza do obiegu chłodniczego znaczne ilości energii utajonej. Następnie wprowadzane jest świeże powietrze, które zastępuje odessaną ilość, a mieszanka jest odprowadzana przez wentylator nawiewny (G) do wymiennika płytowego z przepływem krzyżowym (B), gdzie jest ogrzewana przez powietrze wywiewane z basenu. To wstępnie ogrzane powietrze przechodzi następnie przez skraplacz pompy ciepła (F), gdzie jest ogrzewane przez energię utajoną usuniętą podczas procesu kondensacji, a także energię doprowadzoną do sprężarki. Ciepłe, suche powietrze jest następnie odprowadzane do pomieszczenia.

Klimatyzatory konwencjonalne

Konwencjonalny klimatyzator jest bardzo podobny do osuszacza elektrycznego i z natury działa jako osuszacz podczas chłodzenia powietrza. Jednak w klimatyzatorze powietrze przepływa przez wężownice zimnego parownika, a następnie bezpośrednio do pomieszczenia. Nie jest ponownie podgrzewany przez przejście nad skraplaczem, jak w osuszaczu chłodniczym. Zamiast tego czynnik chłodniczy jest pompowany przez sprężarkę do skraplacza, który znajduje się na zewnątrz klimatyzowanego pomieszczenia, a następnie ciepło jest uwalniane do powietrza zewnętrznego. Konwencjonalne klimatyzatory zużywają dodatkową energię na zewnątrz, a nowe powietrze może mieć więcej wilgoci niż potrzebuje pomieszczenie, takie jak pomieszczenie z basenem, które już zawiera dużą ilość wilgoci w powietrzu.

Woda, która skrapla się na parowniku w klimatyzatorze, jest zwykle kierowana w celu usunięcia wyekstrahowanej wody z klimatyzowanej przestrzeni. Nowsze, wysokowydajne jednostki okienne wykorzystują skroploną wodę do chłodzenia wężownicy skraplacza poprzez odparowanie wody do powietrza zewnętrznego, podczas gdy starsze jednostki po prostu pozwalały wodzie kapać na zewnątrz.

Osuszacze natryskowe

Gdy woda jest schłodzona poniżej atmosferycznego punktu rosy , woda z atmosfery będzie się na niej skraplać szybciej niż woda z niej wyparuje. Osuszacze natryskowe mieszają strumienie schłodzonej wody i powietrza w celu wychwytywania wilgoci z powietrza. Wychwytują również zanieczyszczenia i zanieczyszczenia, takie jak pyłki, w tym celu są czasami nazywane „podkładkami powietrza”.

Osuszacze prowizoryczne

Ponieważ klimatyzatory okienne są wyposażone w skraplacze i jednostki rozprężne, niektóre z nich mogą być używane jako prowizoryczne osuszacze, wysyłając odprowadzane ciepło z powrotem do tego samego pomieszczenia, co schłodzone powietrze, zamiast do środowiska zewnętrznego. Jeśli skropliny z wężownic chłodzących są odprowadzane z pomieszczenia podczas spływania z wężownic chłodzących, w rezultacie powietrze w pomieszczeniu będzie bardziej suche, ale nieco cieplejsze.

Jednak wiele klimatyzatorów okiennych jest zaprojektowanych tak, aby odprowadzać skroploną wodę poprzez jej ponowne odparowanie do strumienia powietrza wywiewanego, co niweluje spadek wilgotności powietrza spowodowany kondensacją wilgoci na wężownicach chłodzących. Aby był skuteczny jako osuszacz, klimatyzator musi być zaprojektowany lub zmodyfikowany w taki sposób, aby większość lub całość skraplającej się wody była odprowadzana w postaci płynnej, a nie ponownie odparowywana. Nawet po spuszczeniu kondensatu zmodyfikowany klimatyzator jest nadal mniej wydajny niż urządzenie jednofunkcyjne o konstrukcji zoptymalizowanej pod kątem osuszania. Osuszacze są zaprojektowane do przepuszczania powietrza bezpośrednio nad wężownicami chłodzącymi, a następnie wężownicami grzejnymi w jednym wydajnym przejściu przez urządzenie.

Ponadto większość klimatyzatorów jest sterowana za pomocą termostatu, który wyczuwa temperaturę, a nie higrostatu, który wyczuwa wilgotność i jest zwykle używany do sterowania osuszaczem. Termostat nie jest przeznaczony do kontrolowania wilgotności i kontroluje ją słabo, jeśli w ogóle.

Nagromadzenie lodu

W pewnych warunkach temperatury i wilgotności na wężownicach parownika osuszacza chłodniczego może tworzyć się lód . Nagromadzenie lodu może utrudniać przepływ powietrza i ostatecznie tworzyć solidny blok otaczający wężownice. Takie nagromadzenie uniemożliwia skuteczną pracę osuszacza i może spowodować uszkodzenie przez wodę, jeśli skroplona woda spłynie z nagromadzonego lodu, a nie do tacy zbiorczej. W skrajnych przypadkach lód może deformować lub zniekształcać elementy mechaniczne, powodując trwałe uszkodzenia.

Osuszacze lepszej jakości mogą mieć czujnik mrozu lub lodu. Spowodują one wyłączenie maszyny i umożliwią ogrzanie i rozmrożenie pokrytych lodem wężownic. Po rozmrożeniu urządzenie automatycznie uruchomi się ponownie. Większość czujników lodu to proste przełączniki termiczne i nie wykrywają bezpośrednio obecności lub braku nagromadzenia lodu. Alternatywna konstrukcja wykrywa utrudniony przepływ powietrza i w podobny sposób odcina wężownice chłodzące.

Osuszacze termoelektryczne

Osuszacze termoelektryczne wykorzystują pompę ciepła Peltiera do chłodzenia powierzchni i kondensacji pary wodnej z powietrza. Konstrukcja jest prostsza i ma tę zaletę, że jest cichsza w porównaniu z osuszaczem ze sprężarką mechaniczną. Jednak ze względu na stosunkowo niski współczynnik wydajności , ten projekt jest używany głównie do małych osuszaczy. Gromadzenie się lodu może stanowić problem, podobny do problemów z osuszaczami chłodniczymi.

Osuszanie absorpcyjne/desykantowe

W procesie tym wykorzystuje się specjalny materiał pochłaniający wilgoć zwany desykantem , który jest wystawiony na działanie klimatyzowanego powietrza. Materiał nasycony wilgocią jest następnie przenoszony w inne miejsce, gdzie jest „doładowywany” w celu usunięcia wilgoci, zwykle przez podgrzanie. Środek osuszający można zamontować na taśmie lub innym środku transportu podczas cyklu pracy.

Osuszacze, które działają na zasadzie absorpcji, nadają się szczególnie do wysokich poziomów wilgotności w niskich temperaturach. Są często stosowane w różnych sektorach przemysłu, dzięki czemu można osiągnąć wilgotność poniżej 35%.

Ze względu na brak części sprężarki osuszacze adsorpcyjne są często lżejsze i cichsze niż osuszacze sprężarkowe. Osuszacze adsorpcyjne mogą również działać w niższych temperaturach niż osuszacze sprężarkowe, ponieważ urządzenie nie opiera się na chłodzonych wężownicach, w przypadku których wydajność skraplania wilgoci spada w niższych temperaturach.

Osuszanie jonowe membranowe

Membrana jonowa może być używana do przenoszenia wilgoci do lub z uszczelnionej obudowy, działając na poziomie molekularnym bez widocznej ciekłej wody.

Membrana ze stałym elektrolitem polimerowym (SPE) to niskoenergetyczny, stacjonarny osuszacz przeznaczony do zamkniętych pomieszczeń, w których konserwacja jest trudna. Proces elektrolityczny zapewnia wydajność osuszania do 0,2 grama/dzień z przestrzeni 0,2 m³ (7 stóp sześciennych) do 58 gramów/dzień z 8 m³ (280 stóp sześciennych). Systemy SPE generalnie nie mają dużych zdolności odwadniania, ale ponieważ para wodna jest usuwana przez elektrolizę, proces ten nie wymaga konserwacji. Proces ten wymaga również bardzo mało energii elektrycznej do działania, nie wykorzystuje żadnych ruchomych części, dzięki czemu membrany jonowe są ciche w działaniu i bardzo niezawodne przez długi czas. Osuszacze SPE są zwykle używane do ochrony wrażliwych elementów elektrycznych, sprzętu medycznego, okazów muzealnych lub aparatury naukowej przed wilgotnym środowiskiem.

SPE składa się ze stałego elektrolitu polimerowego przewodzącego protony i porowatych elektrod z warstwą katalityczną złożoną z cząstek metali szlachetnych. Gdy napięcie jest przyłożone do porowatej elektrody przymocowanej do membrany, wilgoć po stronie anody (strona osuszająca) dysocjuje na jony wodorowe (H+) i tlen. Jony wodorowe migrują przez membranę, aby zostać odprowadzone po stronie katodowej (odprowadzanie wilgoci), gdzie reagują z tlenem z powietrza, powodując wyładowanie cząsteczek wody (pary). Tlen jest uwalniany od strony osuszania i jeśli do hermetycznej obudowy zostanie wprowadzona duża ilość wody, wewnątrz obudowy może gromadzić się tlen.

Skroplina

Częściowo zdemontowany przenośny osuszacz ( Mitsubishi Electric Oasis), z pojemnikiem na skropliny i białym czujnikiem pływaka widocznym pośrodku

Sprzedaż

Produkty wykorzystujące technologię kondensacji tradycyjnie wykorzystywały zimną powierzchnię, na której skrapla się wilgoć w ciepłym powietrzu. Dziś technologia ciepłej kondensacji, oparta na koncepcji pary przesyconej w zamkniętym środowisku, umożliwia osuszanie powietrza w temperaturach poniżej zera. Jest to technologia bardzo energooszczędna i równie wydajna we wszystkich temperaturach.

Większość przenośnych osuszaczy jest wyposażona w zbiornik na skropliny, zwykle w czujnik pływakowy, który wykrywa, kiedy zbiornik jest pełny, aby odciąć osuszacz i zapobiec przelaniu się zebranej wody. W ciepłym i wilgotnym środowisku wiadra te zazwyczaj napełniają się wodą w ciągu 8–12 godzin i mogą wymagać ręcznego opróżniania i wymiany kilka razy dziennie, aby zapewnić ciągłość pracy.

Wiele przenośnych osuszaczy można również przystosować do podłączenia wylotu skroplin bezpośrednio do odpływu za pomocą węża. Niektóre modele osuszaczy mogą być podłączone do odpływów kanalizacyjnych lub korzystać z wbudowanej pompy wodnej do opróżniania się, gdy zbierają wilgoć. Alternatywnie można użyć oddzielnej pompy kondensatu, aby przenieść zebraną wodę do miejsca utylizacji, gdy odprowadzenie grawitacyjne nie jest możliwe.

Centralne jednostki klimatyzacyjne zazwyczaj wymagają podłączenia do kanalizacji, ponieważ ręczne usuwanie kondensatu odprowadzanego przez takie systemy w pojemnikach jest niepraktyczne. W przypadku odprowadzania skroplin do kanalizacji należy ją odpowiednio zatamować, aby zapobiec przedostawaniu się septycznych zapachów i gazów kanalizacyjnych do budynku. Kondensatu nie należy kierować do szamba domu, ponieważ nie trzeba go traktować jako ścieków. Gdy wysokość urządzenia uzdatniającego powietrze (zawierającego parownik) znajduje się powyżej poziomu odpływów powierzchniowych używanych do wody deszczowej, często można do nich poprowadzić przewody odprowadzania skroplin. Centrale uzdatniania powietrza znajdujące się poniżej poziomu gruntu, np. w piwnicy domu, mogą wymagać użycia pompy skroplin w celu podniesienia wody do odpływu powierzchniowego.

Zdatność do picia

Ogólnie rzecz biorąc, woda z osuszacza jest uważana za raczej czysty rodzaj szarej wody : nie nadaje się do picia, ale jest akceptowalny do podlewania roślin, ale nie warzyw ogrodowych. Problemy zdrowotne to:

  • Woda zawiera metale śladowe z wymiennika ciepła, miedź i aluminium , cynk z ramy nośnej ze stali ocynkowanej i miski ściekowej. Kondensat byłby narażony tylko na lut cynowo- ołowiowy w miedzianej rurze spustowej, ale ołów jest szczególnie niebezpieczny. Te metale śladowe mogą stanowić zagrożenie, jeśli są stosowane na roślinach jadalnych, ponieważ mogą ulegać bioakumulacji . Woda nadaje się jednak do nawadniania roślin ozdobnych i trawników.
  • W wodzie mogą gromadzić się różne patogeny , w tym zarodniki grzybów, szczególnie z powodu jej zastoju. W przeciwieństwie do produkcji wody destylowanej , woda nie jest gotowana, co zabiłoby patogeny (w tym bakterie).
  • Podobnie jak w przypadku wody destylowanej, korzystne minerały są w dużej mierze nieobecne.

Osuszacze spożywcze, zwane również generatorami wody atmosferycznej , są zaprojektowane tak, aby uniknąć zanieczyszczenia toksycznymi metalami i utrzymać w czystości wszystkie powierzchnie mające kontakt z wodą. Urządzenia przeznaczone są przede wszystkim do produkcji czystej wody, a efekt osuszania jest postrzegany jako drugorzędny w stosunku do ich działania.

Utrzymanie

Jeśli skropliny są obsługiwane automatycznie, większość osuszaczy wymaga bardzo niewielkiej konserwacji. Ze względu na wielkość przepływu powietrza przez urządzenie, nagromadzony kurz musi zostać usunięty, aby nie utrudniał przepływu powietrza; wiele modeli jest wyposażonych w wyjmowane i zmywalne filtry powietrza. Tacki i pojemniki na skropliny mogą wymagać okresowego czyszczenia, aby usunąć nagromadzone zanieczyszczenia i zapobiec zatykaniu się kanałów drenażowych, co może powodować wycieki i przelewanie się wody, jeśli gromadzą się duże ilości pewnych cząstek stałych lub kurzu, może to wymagać częstszego wykonywania, aby uniknąć drobnoustrojów wzrost.

Aplikacje

Duży osuszacz przemysłowy do biur i domów

Wilgotność względna w mieszkaniach powinna wynosić od 30 do 50%.

Domy i biura

Zobacz też: Punkt rosy § Związek z komfortem człowieka

Osuszanie w budynkach może sterować:

  • nadmierne pocenie się ciała, które nie może odparować w nasyconym wilgocią powietrzu
  • skropliny kapiące z rur zimnej wody
  • wypaczanie i zaklejanie mebli i drzwi
  • pleśń i pleśń , które mogą powodować stęchnienie tkanin, książek i mebli
  • mole odzieżowe , pchły , karaluchy , stonogi , krocionogi i roztocza , które rozwijają się w wilgotnych warunkach (piwnice, pełzacze, kuchnie, sypialnie, łazienki, spa lub kryte baseny, magazyny, warsztaty)

Budowa

Osuszacze są również stosowane na terenach budowy i renowacji pomieszczeń w celu usunięcia nadmiaru wilgoci lub pleśni.

Procesy przemysłowe

Osuszacze są używane w przemysłowych komorach klimatycznych , w celu zmniejszenia wilgotności względnej i punktu rosy w wielu zastosowaniach przemysłowych, od oczyszczalni ścieków i świeżej wody po wewnętrzne pomieszczenia do uprawy, w których kontrola wilgotności jest niezbędna.

Niektóre branże obejmują:

Wielkość rynku

Według szacunków z 2015 r., przewidywany roczny globalny całkowity adresowalny rynek osuszaczy wyniósł około 3,5 miliarda dolarów do 2022 r. Obejmuje to różne typy i zastosowania, obejmujące różne zastosowania, takie jak gospodarstwa domowe i przemysłowe oraz różne technologie, takie jak wentylacja i osuszanie.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura